(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受動信号処理を行なうと共に入力信号において受信された電力から実質的に形成される出力信号を生じさせる無線受信機システムであって、
アンテナを介して外部装置から前記入力信号を受け取って第１の出力信号を出力するように構成され、当該入力信号を調整するように構成された受動ネットワークを有する入力回路と、
前記第１の出力信号に対して周波数変換を行なうよう構成され、複数のサンプリングスイッチを含むダイナミックスイッチング回路と、
前記ダイナミックスイッチング回路を駆動して、周波数制御回路によって制御され安定化されるサンプリング周波数で、前記ダイナミックスイッチング回路の前記複数のサンプリングスイッチを活性化及び非活性化するように構成されたスイッチ信号発生器と、
を有することを特徴とする無線受信機システム。
【請求項２】
前記受動ネットワークは、前記ダイナミックスイッチング回路によって処理される前に、受信された入力信号を調整するように構成された共振回路を含む、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項３】
共振回路が、オンチップまたはオフチップであるインダクタ、キャパシタ及び抵抗を用いる又は当該共振回路とその外部環境との間のインターフェースとから生じるネットワーク、オンチップ又はオフチップの電気機械部材と、電磁共振器と、電磁気発生器と、同調されたアンテナとオンチップまたはオフチップの伝送線ネットワークとを含むグループから、選択される
ことを特徴とする請求項２記載の無線受信機システム。
【請求項４】
前記受動ネットワークは、前記ダイナミックスイッチング回路で処理する前に、受信された入力信号を調整するように構成されたバラン回路を含む、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項５】
バラン回路が、オンチップまたはオフチップであるインダクタ、キャパシタ及び抵抗を用いる又は当該バラン回路とその外部環境との間のインターフェースから生じるネットワークと、オンチップまたはオフチップ伝送線ネットワークと、オンチップまたはオフチップの磁気的に結合されたコイルと、表面弾性波装置と、セラミック装置とを含むグループから、選択される、
ことを特徴とする請求項４記載の無線受信機システム。
【請求項６】
前記受動ネットワークはセラミック回路、共振バラン回路、非共振バラン回路、及び前記ダイナミックスイッチング回路によって処理される前に、受信された入力信号を調整するように構成された表面弾性波フィルタのいずれかを含む、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項７】
前記受動ネットワークは、前記ダイナミックスイッチング回路で処理される前に、受信された入力信号を調整するように構成されたマッチングネットワークを含む、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項８】
マッチングネットワークが、オンチップまたはオフチップであるインダクタ、キャパシタ、抵抗を用いる又は当該マッチングネットワークとその外部環境との間のインターフェースから生じるオンチップまたはオフチップの伝送線のネットワークとを含むグループから、選択される、
ことを特徴とする請求項７記載の無線受信機システム。
【請求項９】
前記入力信号の電力がアンテナによって取得される、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項１０】
前記受動ネットワークは電圧利得を提供するように構成される、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項１１】
前記受動ネットワークは周波数選択性を与えるように構成される、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項１２】
前記受動ネットワークは単一端子から差動への信号変換を与えるように構成される、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項１３】
前記受動ネットワークはインピーダンスマッチングを与えるように構成される、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項１４】
前記受動ネットワークはインピーダンス変換を与えるように構成される、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項１５】
性能を改善するように前記受動ネットワークの周波数応答を調整するように構成された周波数調整回路をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項１６】
性能を改善するように前記受動ネットワークの信号電圧利得を調整するように構成された利得制御回路をさらに有する、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項１７】
前記ダイナミックスイッチング回路は、前記入力回路の出力信号をサンプリングし、受動信号処理と周波数変換とを行なうように構成されたスイッチングアナログ回路ブロックである、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項１８】
前記スイッチ信号発生器は前記ダイナミックスイッチング回路と関連する前記サンプリング周波数を設定するように構成される、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項１９】
前記周波数制御回路は前記ダイナミックスイッチング回路の前記サンプリング周波数を制御するように構成された自動周波数シンセサイザである、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項２０】
前記スイッチ信号発生器はさらに、
可変発振器出力信号を与えるために可変発振器を制御するように構成された自動周波数シンセサイザ回路と、
前記第１の出力信号を調整するように構成された波形整形回路と、
前記波形整形回路及び前記ダイナミックスイッチング回路の入力に存在する他の干渉信号から、前記可変発振器を分離するように構成された分離回路と、
を有することを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項２１】
前記ダイナミックスイッチング回路はアナログ信号処理を行なうように構成される、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項２２】
前記ダイナミックスイッチング回路は信号のフィルタリングを行なうように構成される、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項２３】
前記ダイナミックスイッチング回路は信号の和を取るように構成される、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項２４】
前記ダイナミックスイッチング回路は信号のデシメーションを行なうように構成される、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項２５】
前記ダイナミックスイッチング回路はプログラム可能な電圧利得を与えるように構成される、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項２６】
前記ダイナミックスイッチング回路におけるスイッチングはスイッチとキャパシタを実質的に用いて行なわれる、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項２７】
前記入力回路はさらに周波数と利得制御とを伴って動作するように構成される、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項２８】
前記スイッチ信号発生器は、入力信号の寄生的な結合による劣化に対する実質的な抵抗力を用いて動作するように構成される、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項２９】
前記スイッチ信号発生器は実質的に位相間のオーバーラップを避けるように波形の整形とタイミングとで動作するように構成される、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項３０】
前記ダイナミックスイッチング回路は電圧利得を与えるように構成される、
ことを特徴とする請求項１記載の無線受信機システム。
【請求項３１】
アンテナを介して外部装置から入力信号を受け取って第１の出力信号を発生するように構成され、入力信号を調整するように構成された受動ネットワークを有する入力回路であって、前記受動ネットワークは共振回路を含み、オンチップ又はオフチップであるインダクタ、キャパシタ及び抵抗を用いる又は当該共振回路とその外部環境との間のインターフェースから生じるネットワーク、オンチップまたはオフチップの電気機械的部材、電磁共振器、電磁気発生器、同調されたアンテナ及びオンチップまたはオフチップの伝送路ネットワークを含むグループから、当該共振回路が選択される、入力回路と、
前記第１の出力信号に対して周波数変換を行なうように構成され、複数のサンプリングスイッチを含むダイナミックスイッチング回路と、
前記ダイナミックスイッチング回路を駆動して、周波数制御回路によって制御され安定化されたサンプリング周波数で、前記ダイナミックスイッチング回路の前記複数のサンプリングスイッチを活性化及び非活性化するように構成されたスイッチ信号発生器と、
を有することを特徴とする無線受信機。
【請求項３２】
前記受動ネットワークは電圧利得を得るように構成される、
ことを特徴とする請求項３１記載の無線受信機。
【請求項３３】
前記受動ネットワークは周波数選択性を与えるように構成される、
ことを特徴とする請求項３１記載の無線受信機。
【請求項３４】
前記受動ネットワークは単一端子から差動への信号変換を与えるように構成される、
ことを特徴とする請求項３１記載の無線受信機。
【請求項３５】
前記受動ネットワークはインピーダンスマッチングを与えるように構成される、
ことを特徴とする請求項３１記載の無線受信機。
【請求項３６】
無線通信回路においてアンテナを用いて外部装置から無線信号を受け取り、
受動ネットワークを用いて、前記無線信号に対して、当該無線信号の調整を含む処理を行い、
調整された前記無線信号に基づいて第１の出力信号を発生させ、
サンプリング周波数においてダイナミックスイッチング回路の複数のサンプリングスイッチを制御する複数の制御信号を発生させ、
複数の制御信号の安定化を行い、
前記第１の出力信号に対して周波数変換を行い、第２の出力信号を発生するように、前記第１の出力信号を処理し、
前記ダイナミックスイッチング回路の前記複数のサンプリングスイッチを活性化及び非活性化するために前記複数の制御信号を前記ダイナミックスイッチング回路へ適用する、
ことを特徴とする方法。
【請求項３７】
前記無線信号の処理は、当該無線信号へ電圧利得を与えることを含む、
ことを特徴とする請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
前記無線信号の処理は、当該無線信号へ周波数選択性を与えることを含む、
ことを特徴とする請求項３６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
受信機システムは一般的には入力を受信し、入力信号の各種の処理をすることによって１又はそれ以上の出力を発生する。異なる受信機システムの設計によって受信機システムの特定の応用毎にその能力特性を変化することになる。
能力の特性の例としては周波数の選択性、受信機システムの電力消費、雑音指数、１デシベルの圧縮点（ＰｉｄＢ）３次の中継点（ＩＰ３）、ダイナミックレンジ及び受信機システム内における信号の欠落に対することをなくすことを含む。
【背景技術】
【０００２】
従来の受信機システムは入力信号の増幅と周波数変換を行い一方では利用可能な電源特にＲＦ（無線）信号路において早期に現れる部材（例えばアンテナに最も近いもの）からの相当量のエネルギーを消費し、このような受信機はアンテナによって与えられる入力信号の増幅及びまたは周波数の変換を行なう、ＲＦ信号に設けられた、例えば低雑音増幅器（ＬＮＡ）及びまたは電流を流すためのミキサーのような能動部材を用いる。これらの能動部材のクリティカルな能力、例えば雑音指数（ＮＦ）及び線形性（ＰｉｄＢ）およびまたは（ＩＰ３）によってよく特定される計測は、能動部材の電力消費に依存して基本的な制限を有し、バイアス電流及びまたは利用可能な電圧のヘッドルームを増加することによって改善される。これらの電力消費効率のトレードオフによって高能力が望まれるときは高電流消費となり、或いは同様に低電力が望まれる時には低能力となる。
【０００３】
これに対して受動部材(インダクタ、キャパシタ、抵抗及びスイッチ)は高度かつ固有の線形性を持ち殆どあるいは全く電力を消費しない。いくつかの受動ネットワーク例えば高クオリティファクタ（線質係数）部材で構成されたLC共振器は、これは低損失したがって低雑音指数で相当な電圧利得を達成する。それに加えて高い線形でかつ低雑音の周波数変換が受動スイッチ及びキャパシタ（例えば受動ミキサー）を使って達成できる。受動ミキサは信号路が受動のままであり最小の電力はその構成部材であるスイッチを活性化または非活性化することに消費される。さらに、プロセス技術の進展によって活性化または非活性化するためにより少ないエネルギーを必要とする低抵抗スイッチがもたらせれて、受動ミキサにおける電力／能力のトレードオフを改善している。従って受動回路は、受信機のフロントエンドにおいて著しい低電力消費を行うことができるという点で従来の能動部材と等価の機能を達成することができる。
【０００４】
実質的に受動的なＲＦ受信機信号路を使う公知のワイヤレストランシーバーはＩＥＥＥジャーナルｏｆ  Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ２００６年１２月Ｖｏｌ．４号のＮｏ．１２、“Ｌｏｗ−Ｐｏｗｅｒ２．４ＧＨｚ  Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ  Ｗｉｔｈ  Ｐａｓｓｉｖｅ  ＲＸ  Ｆｒｏｕｎｔ−Ｅｎｄ  ａｎｄ  ４００−ｍＶ  Ｓｕｐｐｌｙ”、Ｂｅｎ  Ｗ．Ｃｏｏｋ  ｅｒ  ａｌにおいて、それらの著者達によって開示されている。この文献は外部アンテナによって駆動されベースバンドへの周波数変換を与える受動スイッチングミキサーがその後直ぐに接続される受動電圧利得ネットワークを含む基本的な受信機を開示する。この受信機は信号増幅と周波数変換を与えたものであり一方では大変低い電力消費であった。この意図された用途における緩やかな性能要求のために、開示された受信機は大変低い電源電圧において電力消費とサポート動作とを最小にするように考えられていた。この結果としてこの文献で指摘されているように、健全さと性能は意図された用途に対しては必須なものではなく、一方では複雑さと電力消費とを最小にすることがその文献の重要な点であった。
【０００５】
その文献中に開示された受動電圧利得ネットワークは、その固定の中心周波数と固定電圧利得とを有していた。利得制御がなかったので、広い範囲の入力信号に対して、これは無線データの用途にとって一般に必要とされているのであるが、受信機がこれに対応することができるようになることを阻止していた。この公表された文献においては、受動スイッチングミキサは自由走行の電圧制御発振器（ＶＣＯ）によって直接的に駆動されていた。従って受信機のサンプリング周波数は十分に定義されていないし、或いは安定化していなかった。そしてその受信機は異なったＲＦ通信チャンネルから信号を自動的に同調し受信することができなかった。第２に、ＶＣＯとミキサの間に分離がなかったので、ミキサのサンプリング周波数はＲＦ（無線）入力信号のカップリングのための引き込みによって劣化する可能性があった。さらにミキサを駆動するＶＣＯのサイン波形は駆動位相間でオーバーラップしてないという要求の基でカップリングされ、そして受信機によって達成される線形性と雑音性能を損なっていた。最後に、この文献の中に用いられている受動スイッチングミキサは０ｄBよりも大きい電圧利得を得ることができず、従って全体的なRF利得を制限しこれによって所定の電力の予算に対しての達成できる可能性を減じていた。
【０００６】
多くの用途はできるだけ少ないエネルギーを消費する受信機システムを望む。例えばハンドヘルドの無線データ装置は一般に長いバッテリー寿命を望み、それでいながら所定の無線通信基準と一致する適切な性能を維持しなければならない。それらの用途において、性能仕様を満たし電流の消費型の能動部材によりむしろ、そして低電力回路を使って信号増幅と周波数の変換を提供することが望まれる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】受動無線受信機の実施形態のブロック図である。
【図２】受動無線受信機に含まれる入力回路の実施形態である。
【図３】受動無線受信機に含まれるスイッチ信号の発生器の実施形態である。
【図４】スイッチ信号発生器に含まれるフェーズロックドループの実施形態である。
【図５Ａ】スイッチ信号発生器に含まれる分離と波形整形とを行う回路のいくつかの実施形態である。
【図５Ｂ】スイッチ信号発生器に含まれる分離と波形整形とを行う回路のいくつかの実施形態である。
【図５Ｃ】スイッチ信号発生器に含まれる分離と波形整形とを行う回路のいくつかの実施形態である。
【図５Ｄ】スイッチ信号発生器に含まれる分離と波形整形とを行う回路のいくつかの実施形態である。
【図５Ｅ】スイッチ信号発生器に含まれる分離と波形整形とを行う回路のいくつかの実施形態である。
【図６】受信された無線信号を処理するための例示的な方法のフローチャートである。
【図７Ａ】受動無線受信機に含まれる入力回路のいくつかの実施形態である。
【図７Ｂ】受動無線受信機に含まれる入力回路のいくつかの実施形態である。
【図７Ｃ】受動無線受信機に含まれる入力回路のいくつかの実施形態である。
【図７Ｄ】受動無線受信機に含まれる入力回路のいくつかの実施形態である。
【図７Ｅ】受動無線受信機に含まれる入力回路のいくつかの実施形態である。
【図７Ｆ】受動無線受信機に含まれる入力回路のいくつかの実施形態である。
【図７Ｇ】受動無線受信機に含まれる入力回路のいくつかの実施形態である。
【図８Ａ】ダイナミックスイッチング回路とそのダイナミックスイッチング回路を駆動する関連したクロップ波形とのいくつかの実施形態である。
【図８Ｂ】ダイナミックスイッチング回路とそのダイナミックスイッチング回路を駆動する関連したクロップ波形とのいくつかの実施形態である。
【図８Ｃ】ダイナミックスイッチング回路とそのダイナミックスイッチング回路を駆動する関連したクロップ波形とのいくつかの実施形態である。
【図８Ｄ】ダイナミックスイッチング回路とそのダイナミックスイッチング回路を駆動する関連したクロップ波形とのいくつかの実施形態である。
【図９Ａ】ダイナミックスイッチング回路とそのダイナミックスイッチング回路を駆動する関連したクロップ波形とのいくつかの実施形態である。
【図９Ｂ】ダイナミックスイッチング回路とそのダイナミックスイッチング回路を駆動する関連したクロップ波形とのいくつかの実施形態である。
【図１０Ａ】ダイナミックスイッチング回路とそのダイナミックスイッチング回路を駆動する関連したクロップ波形とのいくつかの実施形態である。
【図１０Ｂ】ダイナミックスイッチング回路とそのダイナミックスイッチング回路を駆動する関連したクロップ波形とのいくつかの実施形態である。
【図１０Ｃ】ダイナミックスイッチング回路とそのダイナミックスイッチング回路を駆動する関連したクロップ波形とのいくつかの実施形態である。
【図１０Ｄ】ダイナミックスイッチング回路とそのダイナミックスイッチング回路を駆動する関連したクロップ波形とのいくつかの実施形態である。
【図１１】ＣＭＯＳ集積回路内の集積が可能である受動無線受信機の実施形態である。
【０００８】
明細書を通して同じ参照番号は同じ構成要素を示すために使われる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は受動無線受信機１００の実施形態のブブロック図を示す。受動無線受信機１００はアンテナ１０２からの入力信号を受信し、１乃至それ以上の信号を発生する。これは信号処理を入力信号に対して行うこと、第２の周波数に周波数変換を行うこと、及びアンテナ入力から出力信号端子への受動信号路を使うことによって行われる。受動無線受信機１００の典型的な実施形態は受動電圧増幅及び極めてより低い周波数（例えばペースバンドにダウンコンバージョンして）を達成する。受動無線受信機１００の出力周波数は入力信号周波数と、内部的に発生された以下に述べられるスイッチング信号の周波数の関数である。受動無線受信機１００の出力信号は例えば従来のアナログベースバンド回路のような追加の信号処理を行う他の部材へと伝達されても良い。受動無線受信機１００に含まれている部材は出力信号へ電力を加えるものではない。その代わりこの出力信号に含まれる電力はアンテナによって受信される入力信号電力から実質的に構成される。
【００１０】
入力信号はアンテナ１０２によって受信され、これは周囲の電磁気信号を捕らえる受動部材である。これらの周囲の電磁気信号は典型的には背景雑音及び他の受信号と同様に今関心のある信号も含む。アンテナ１０２は広帯域アンテナ或いは狭帯域アンテナであってよく、また一つで終了しているもの或いは差分となっているものでもよく、そしてインピーダンス値を持っているものでも良い。アンテナ１０２に対する典型的なインピーダンス値は５０オームである。アンテナ１０２で受信される入力信号は入力回路１０４に加えられる。
【００１１】
受動無線受信機１００は入力回路１０４及びダイナミックスイッチング回路１０６を使って入力信号上に各種のアナログ処理動作を行なうことによって１またはそれ以上のアナログ出力信号を発生する。入力回路１０４は入力がアンテナ１０２に接続され、出力はダイナミックスイッチング回路１０６によってサンプリングされる受動電気回路である。以下により詳細に述べるように、入力回路１０４はＬＣ回路または電気機械回路のような共振回路を含んでいる。入力回路１０４は入力信号を条件付をするが、これは電圧利得、インピーダンスマッチング及びフルタリングをダイナミックスイッチング回路１０６によって周波数変換が行なわれる前に行なわれる。
【００１２】
ダイナミックスイッチング回路１０６はそこを受動無線受信機１００の出力信号を与える受動スイッチングアナログ回路である。ダイナミックスイッチング回路１０６は以下に述べられるスイッチ信号発生器１０８によって与えられるサンプリング周波数に基づいて入力回路１０４の出力信号上に周波数変換を行なう。以下により詳細に述べるようにダイナミックスイッチング回路１０６はフィルタリング、信号合成、デシメーションのような追加的なアナログ処理を行なってもよい。ダイナミックスイッチング回路１０６は１あるいはそれ以上のスイッチ及びまたはキャパシタを使って入力回路１０４の出力信号をサンプリングする。
【００１３】
スイッチ信号発生器１０６，１０８は一またはそれ以上の駆動信号を形成してダイナミックスイッチング回路１０６へ伝送するように接続される。駆動信号はダイナミックスイッチング回路１０６のスイッチを活性化または非活性化する。従ってスイッチ信号発生器１０６の出力はダイナミックスイッチング回路１０６のサンプリング周波数を決定する。スイッチング信号発生器１０８はまた波形整形、分離及び自動周波数同調動作をまた行なう。波形整形は振幅や高調波の内容を及び各位相間のオーバーラップの程度のようなスイッチ信号波形特性の変形を行なう。受動周波数同調動作は安定したサンプリング周波数を与え、これによって受動無線受信機１００を適切な通信チャネルへと同調する。分離はアンテナ１０２または他の干渉源から受信される信号によって、受動無線受信機１００のサンプリング周波数が影響をされないようにする。
【００１４】
受動無線受信機１００の特定の実施形態において入力信号は出力信号よりもかなり高い周波数を有する。この実施形態においてダインミックスイッチング回路１０６はＲＦ（無線周波数）通信チャンネルにおける入力信号に対してより低い周波数（例えばベースバンド）への周波数変換を行なう。他の実施形態において入力信号と出力信号はお互いに関係する周波数を有する。
【００１５】
図２は受動無線受信機１００に含まれている入力回路１０４の実施形態を示す。入力回路１０４は大きな到来信号（所望の信号及び干渉信号の両方を含む）を処理するための能力と同様に周波数の選択性をも有する。利得制御は入力回路１０４によって与えられ、受動無線受信機１００のダイナミックレンジに影響を与える。受動無線受信機１００の能力を改善して到来信号の電力レベルを広い範囲に亘って許容するために、受信機は信号路にそって１またはそれ以上の場所でその利得を自動的に調整する能力を有する。
【００１６】
入力回路１０４はアンテナ１０２からの入力信号を受信する受動電圧利得ネットワーク２０２を有する。受動電圧利得ネットワーク２０２は出力信号（“ＩＣ出力”とラベルされている）を発生し、これは図１に示されているダイナミックなスイッチ回路１０６へと通信される。加えて出力信号は信号強度測定システム２１０に通信される。信号測定システム２０８はネットワークの中心周波数（例えば共振周波数）を測定し、周波数コントロール２０６へ通信される周波数制御信号を発生する。そしてその周波数制御２０６は受動電圧利得ネットワーク２０２の周波数応答を制御する。周波数制御信号は受動電圧利得ネットワーク２０２に対して必要に応じてその中心周波数を調整するように与える。特定の実施形態において、周波数測定システム２０８と周波数制御２０６はより改善された性能を行なうために受動電圧利得ネットワーク２０２の中心周波数を調整する。
【００１７】
信号強度特定システム２１０は出力信号の振幅及びまたは電力レベルを測定し、利得制御２０４へ通信される利得制御信号を発生する。これは受動電圧利得ネットワーク２０２と関連する利得を制御する。この利得制御信号は、電圧利得ネットワーク２０２に対して必要に応じて、その利得を調整させる。この特定の実施形態においては受動電圧利得ネットワーク２０２は正または０または負（のｄＢ）の電圧利得をある状況で得ることができる。
【００１８】
図２に示された測定及び制御部材（例えば２０４，２０６，２０８及び２１０）は連続的にあるいは簡潔的に活性化される。加えて周波数及び利得は連続アナログ態様でまたはディスクリート（離散）状の態様で調整され得る。受動電圧利得ネットワーク２０２のを除いて、これは受動部材によって実装されているのだが、図２に示される部材は受動及びまたは能動電子部材を使って実装される。
【００１９】
図２には示されていないが一つまたはそれ以上の任意の受動部材は受動電圧利得ネットワーク２０２が入力信号が受信する前に入力信号を処理する。これらの任意の部材は例えば１またはそれ以上のインターフェースネットワーク及び１またはそれ以上の受動信号フィルタを含む。インターフェースネットワークはバルン（ｂａｌｕｎ）変圧器及びマッチングネットワークを含む。受動信号フィルターはセラミックフィルターと表面弾性波（ＳＡＷ）フィルターを含む。
【００２０】
図３は受動無線受信機１００に含まれるスイッチ信号発生器１０８の実施形態を示す。スイッチ信号発生器１０８はダイナミックスイッチング回路１０６においてスイッチを活性化または非活性化するスイッチング信号（ＳＳＧ）出力とラベルされる。スイッチング信号の周波数は可変発振器３０４の出力から取り出される。可変発振器３０４の周波数は全システムの適当な動作を与えるように制御されて安定化される。必要な周波数制御と安定化を達成するために自動周波数合成器３０２は可変発振器３０４の動作を改善する。この周波数制御及び安定化なしには可変発振器３０４の周波数は時間、温度、製造上のバラツキ及び望まれない干渉信号のような要因に応答して固有周波数の精度と安定度に従うことになる。自動周波数シンセサイザー３０２はこのような自動周波数シンセサイザーが無かった場合に可変発振動作が行なうよりもより多くの大きな精度と安定度をもった可変発振器３０４の出力周波数およびまたは位相を制御することができる。自動周波数シンセサイザー３０２は可変発振器３０４における撹乱要因によって生じる周波数及び位相のエラーに対して修正を自動的に行なう。特定の実施形態において自動周波数シンセサイザー３０２は１またはそれ以上の制御信号に基づいて新しい信号へ自動的に同調することができる。
【００２１】
スイッチ信号発生器１０８はまた、分離モジュール３０６と波形整形モジュール３０８を含む。分離モジュール３０６は可変発振器３０４をスイッチング信号および受動電圧利得ネットワーク２０２の出力に存在する信号のような他の欲しない信号及び、波形整形モジュール３０８のスイッチング動作から生じる電源の撹乱のような他の雑音源とから可変発振器３０４を分離する。波形整形モジュール３０８は波形の振幅、高調波の内容及び位相間の重複の程度のようなスイッチング信号に関連した波形を整形する。分離モジュール３０６及び波形整形モジュール３０８の実装について詳細な説明が以下に述べられる。
【００２２】
図４はスイッチ信号発生器１０８に含まれる位相ロックドループの実施形態である。図４に示される部材は、図３について上に述べられた自動周波数シンセサイザー及び可変発振器３０４の機能を実装したものである。位相／周波数検出器４０２は（Ｆｒｅｆとラベルされた）基準周波数信号と周波数分割器４０８からのフィードバック信号を受信する。Ｆｒｅｆ信号は典型的には高精度で安定的な固定周波数基準信号、例えば水晶共振発信器からの基準信号から取得される。動作について説明すると位相／周波数検出器４０２は位相検出及びまたは周波数検出を行なう。位相／周波数検出器４０２の出力は発振制御信号を発生するループフィルター４０４へ与えられる。発振器制御信号は発振器出力信号（Ｆｏｕｔとラベルされている）を発生する可変周波数発振器４０６によって受信される。発振器出力信号はまた周波数分割器４０８へ加えられてＮ分割動作が行われる。周波数分割器４０８の出力は位相／周波数検出器４０２の入力へ加えられる。
【００２３】
図４の実施形態において、安定的に動作しているとき、発振器出力信号（Ｆｏｕｔ）はＦｏｕｔ＝Ｎ＊Ｆｒｅｆとして定義される。Ｆｒｅｆは基準周波数信号である。周波数分割器４０８は整数または分数として実装される良く知られたプログラム可能な周波数モジュラス（剰余数）Ｎを与える。出力信号Ｆｏｕｔの周波数は周波数分割器４０８で使われるＮの値を変えることによって制御される。
【００２４】
図４は自動周波数シンセサイザーの特定の実装例である。自動周波数シンセサイザーの他の実装例は遅延ロックドループ構成または周波数ロックドループ構成を含む。
【００２５】
図５Ａないし図５Ｅはスイッチ信号発生器に含まれる分離と波形整形を行なう回路のいくつかの実施形態である。図５Ａは分離を行なう一例のバッファ５０２を図示する。バッファ５０２は発振器出力信号を受信しスイッチング信号（ＳＳＧ出力とラベルされている）を発生する。バッファ５０２は以下の１またはそれ以上の機能を行なうことができる。すなわち信号分離、信号バッファリング、信号シールディング及び電源／接地の分離、バイパス及びディカップリングである。
【００２６】
図５Ｂは任意のバッファリングを伴って波形の整形を行なうシステムの実施形態である。波形整形モジュール５０４は発振器出力信号を受け取ってスイッチング信号を発生する（ＳＳＧ  Ｏｕｔｐｕｔ）。一つまたはそれ以上の任意の.バッファ５０６、５０８は波形整形モジュールの５０４の入力及びまたは出力へ接続される。波形整形モジュール５０４は信号振幅、信号波形整形、位相特性及びタイミング特性のような出力信号の各種の特性の条件付けをすることができる。これに加えて波形整形モジュール５０４は以下の１またはそれ以上を行なうことができる。すなわち信号分離、信号バッファリング、信号シールディング及びまたは電源接地分離、バイパスイングまたはデカップリングを行なう。
【００２７】
図５Ｃは任意の波形整形及び任意のバッファリングを伴って周波数分離を行なうシステムの実施形態を示す。周波数分離器５１０は発振器出力信号を受け取ってスイッチング信号（ＳＳＧ  Ｏｕｔｐｕｔ）を発生する。任意の波形整形モジュール５１２はさらにＳＳＧ  Ｏｕｔｐｕｔを変形する。加えて１またはそれ以上の任意のバッファ５１４，５１６及び５１８は周波数分離器５１０の入力または出力に接続される。周波数分離器５１０は周波数の分離を行なってその結果として可変発振器及びダイナミックスイッチング回路は異なった周波数で動作しこれによって可変発振器とダイナミックスイッチング回路との間の分離を改善する。
【００２８】
周波数分離器５１０は周波数分割器、周波数ミキサまたは周波数分割器及び周波数ミキサの組み合わせとして実装される。周波数分離器５１０は任意の波形整形モジュール５１２及び１またはそれ以上のバッファ（例えば５１４，５１６及び５１８）と共に使われるとき、システムはさらに信号分離を改善し、所望の信号の振幅、信号波形整形並びに信号周波数、位相及び時間特性の制御を行う。
【００２９】
図５Dは自動周波数同調、波形整形並びに周波数分離及びバッファリングを介する分離を行う完全なスイッチ信号発生器の特定の実装である。図５Dの実施形態は位相／周波数検出器５２０、電荷ポンプ５２２、可変発振器５２４、可変周波数分割器５２６、シグマデル変調器５２８を含む。まとめて言えば部材５２０，５２２，５２４、５２６及び５２８は自動周波数同調を実装する位相ロックドループを表す。
【００３０】
バッファ５３０は可変発振器５２４の出力信号を受信し可変発振器とスイッチ信号発生器の出力との間の分離を行う。固定周波数分割器５３２は可変発振器５２４の出力周波数を分割しさらなる分離を行い、そして図５Eのタイミング図に示されるように四分の一位相（四相）の関係で４つの出力信号を生じる。論理ゲート５３４、５３６、５３８及び５４０は固定周波数分割器５３２の四つの四分の一（四相）出力を受信する波形整形回路を構成し四分の一位相（四相）関係を有する四つのオーバーラップしないパルスを発生する。以下に述べられるように多くの受動ダイナミックスイッチングネットワークはオーバーラップしない位相を使ってより改善された性能を達成する。
【００３１】
図６は受信された無線信号を処理するための例示的な方法６００のフローチャートを示す。最初は、無線信号がアンテナ（ブロック６０２）によって受信される。入力回路は無線信号を受信し、受信した信号（ブロック６０４）の条件付けをする。入力回路は受信された信号（ブロック６０６）に基づいて第一の出力信号を発生する。スイッチ信号発生器はサンプリング周波数（ブロック６０８）においてダイナミックスイッチング回路における１またはそれ以上のスイッチを制御する１またはそれ以上の制御信号を発生する。ダイナミックスイッチング回路は第２の出力信号（ブロック６１０）を発生するために第１の出力信号に対して周波数変換を行う。第２の出力信号はそれからその出力信号を利用する他のシステムまたは部材へ通信される。
【００３２】
図７Aないし図７Ｇは受動無線受信機に含まれる入力回路のいくつかの実施形態を示す。これらの入力回路は図１に示されている入力回路１０４の例である。以下に述べられるように例示の入力回路は各種の属性、例えば入／出力（例えば単一端子または差動）の性質、周波数の選択性（例えば広帯域に、共振に同調されたものに、または共振していないものに同調されていた）そして達成される受動的な電圧利得によって特徴付けられる。
【００３３】
図７Ａは差分のタップ付けられたキャパシタ共振回路７０２の実施形態である。回路７０２は差動入力（Vｉｎ）及び差動出力（Vｏｕｔ）を有し、それは同調された共振器であって相当の受動電圧利得を得ることができる。回路７０２の中心周波数（ｆ０）はインダクタ及びキャパシタＣ１及びＣ２の直列接続によって決定される。中心周波数（ｆ０）は以下の式で与えられる。
【００３４】
【数１】
0005687630.tif 000002
特定の周波数にとって、回路７０２の利得及び回路のクオリティーファクター（Ｑ）はＣ１に対するＣ２の相対サイズを増加することによって増加される。電圧利得（Ａｖ）出力インピーダンス（Ｒ０）及び回路７０２の雑音指数（Ｆ）を計算するために、共振器の損失及び入力源のインピーダンスを取り込んだ回路モデルが用いられる。例示としての回路モデルは図７Ｂに例示される。回路７０２の典型的な実施形態としては回路における主たる損失源は入力電源の抵抗（ＲＳ）及びインダクタ（ＲＬ）の直列抵抗である。他の実施形態においては、キャパシタにおける固有の損失は同様に大きいものであるかも知れない。以下の式を簡単にすれば等価キャパシタのクオリティファクタ（ＱＣ）は電源抵抗（ＲＳ）によってもたらされる損失を含むものとして定義され、ここでωはラジアン周波数である。Ｑｃの値は以下の式で計算される。
【００３５】
【数２】
0005687630.tif 000003
回路７０２の出力インピーダンスは共振時においては実数であり（例えば虚数成分がない）その振幅は以下の式で与えられる。
【００３６】
【数３】
0005687630.tif 000004
回路７０２の電圧利得（ＡＶ）は周波数の関数であり、ネットワークの中心周波数で最大となる。
【００３７】
【数４】
0005687630.tif 000005
中心周波数に於ける回路７０２の雑音指数は以下の式で与えられる。
【００３８】
【数５】
0005687630.tif 000006
従って雑音指数はより高いインダクタのクオリティファクタによって改善される。同様に電圧利得にとってはより高いインダクタのクオリティファクタと同様により高いインダクタンスの値をとることが望ましい。以下に説明される他の共振ＬＣネットワークは同様にインダクタンスとクオリティファクタに基づいてるという特徴を有する。回路７０２は集積回路（ＩＣ）にまたは他の部材に組み込まれる。回路７０２は広帯域の周波数と電圧利得に亘って同調が行われる。回路７０２の他の実施形態は差動の入力／出力の変わりに単一端子の入力／出力を与えまたは単一端子を差動へ変換をしてもよい。
【００３９】
図７ＣはＬＣトラップを有する共振ｐｉネットワークとして参照される回路７０４の実施形態である。回路７０４は単一端子の入力（Vｉｎ）と単一端子の出力（Vｏｕｔ）を有し、同調される共振器であって相当の電圧利得を得ることができる。回路７０４の“ｐｉネットワーク”部分はインダクタＬ１とキャパシタＣ１、Ｃ２を含む。回路７０４の“ＬＣトラップ”部分はインダクタＬ２とキャパシタＣ３を含む。そのＬＣトラップはその通過帯域よりもより高い周波数、そしてしばしば通過帯域の高調波に典型的に位置する鋭い帯域阻止フィルタとして機能する。ＬＣトラップによって与えられる阻止帯域はＬ２とＣ３の直列共振周波数で中心値となる。他の実施形態として多数のＬＣトラップがその回路の入力に亘って接続してもよい。
【００４０】
回路の直列共振はその通過帯域よりもより高い周波数である場合でそのときその周波数が通過帯域の内側であるときは、ＬＣトラップはＣ２と並列に加わりその通過帯域の中心周波数に影響する容量性イーピーダンスを与える。回路７０４は広範囲の周波数と電圧利得に亘って同調することができて、ＬＣトラップの共振周波数の近辺で通過阻止を増加させる。
【００４１】
図７Ｄは広帯域バルン（ｂａｌｕｎ）ステップアップ変圧器として参照される回路７０６の実施形態である。回路７０６は単一端子の入力（Vｉｎ）と差動出力（Vｏｕｔ）を有する。その回路は同調されているものではなく、広帯域のものであり、そして相当量の電圧利得を与えるように構成されている。回路７０６の電圧利得は変圧器７０８と関連してn対１の比率によって決められている。回路７０６は特に、差動出力が望まれるときに広帯域の用途において特に優良である。回路７０６はそれだけで使われるかあるいは図７Ａに示されるようにな回路７０２のような差動入力受動回路と組み合わせて使用される。
【００４２】
図７Ｅはタップがついたキャパシタの電気機械式共振器として参照される回路７１０の実施形態を示す。回路７１０は単一端子の入力（Vｉｎ）と単一端子の出力（Vｏｕｔ）を有し、同調された共振器であり、かなりの電圧利得を得ることができる。回路７１０は２つの共振モードすなわち直列共振モードと並列共振モードを有する。回路７１０の通過帯域は、回路の並列共振モードで中心値を持ち、ここでは電圧利得が達成される。並列共振は直列共振よりもやや高い周波数である。直列共振はＬｓ、Ｃｓの値によって決定され、並列共振はＬｓ、Ｃｓ、Ｃｐの値によって決定される。回路７１０は電気機械共振器７１２を有する。キャパシタＣ１，Ｃ２は通過帯域内でネットワークの電圧利得を同調するために調整することができて、そして共振周波数の精密なトリミングを行なっても良い。回路７１０は狭帯域または固定の周波数の用途において特に有効である。これはその周波数が広い範囲ではない形で同調可能であり、これは狭い安定した通過帯域を有し、これは阻止帯域において急峻な阻止帯域を有する。
【００４３】
広い範囲での同調ができるような入力回路を使った場合には、例えば図７Ａ及び図７Ｂに示したようなものであるが、最適の性能を得るために通過帯域の中心周波数を検出し調整することが望ましい。図７Ｆに示される第１の実施形態においては、中心周波数は、入力回路における発振を生じそしてクロック信号（ＣＬＫ）によって与えられる期間のような所定の基準時間に亘って生じるこの発振のサイクル数をカウントすることによって決定される。その中央周波数はそれから回路におけるスイッチされたキャパシタをエネーブリングまたはディスエーブリングすることによって、基準期間に対して所望のサイクルカウントが得られるまで、調整される。この発振を生成すること、その検出及びその周波数の調整は間欠的及びオフラインの調整として例えば受信器がデータを受信していないような場合のとき、典型的には行なわれる。この調整の間、発振器の活性化コアはその発振を自然の共振の状態において生じるように共振受動ネットワークに亘って接続される。カウンタ７２２は発振器の周波数に比例してそのデジタル出力を増加する。周波数調整の有限状態マシン７２４はこのクロック信号（ＣＬＫ）の公知の周波数から得られる時間間隔でそのカウント値を繰り返し比較し、そしてそれが利用可能な周波数に収束するまで同調可能なキャパシタ７２６，７２８を調整するようなそのような調整アルゴリズムを走らせる。
【００４４】
図７Ｇは図２の信号強度計測システム２１０と利得制御２０４部材の実施形態を示す。それらの目的は出力信号電圧レベルが線形要求によって設定される所定の閾値以下に留まるようにその受動電圧利得を制御することである。出力信号のピーク電圧レベルを検出することは受信動作の始まりのように短い間の間欠的な調整として、典型的には行なわれる。ピーク電圧レベルはＲＦピーク検出器７３０を使って測定されそして活性化電圧比較器７３２を使って測定され所望の最大電圧と比較される。受動受信機ネットワークの利得はそして出力における信号の振幅レベルはそれから受動共振ネットワークに亘って接続される抵抗７３４を変化させることによって調整される。その電圧利得を有効に減少させる受動ネットワークにおける損失はその抵抗率を減少させることによって増加させる。振幅制御有限状態マシン７３６はそれが受容可能なピーク電圧レベルへと収束するまで電圧比較器出力に基づいて抵抗率を繰り返し調整する調整アルゴリズムを走らせる。図７Ｇに示された共振ネットワークの電圧利得は、利得同調のこの方法がネットワークの中心周波数における変動を生じるのだが、Ｃ１からＣ２へと相対サイズを変化させることによって調整可能である。
【００４５】
図８Ａから図１０Ｂはダイナミックスイッチング回路とそれに関連したサンプリングクロック波形との幾つかの実施形態である。そしてダイナミックスイッチング回路の機能はそれが入力回路から受け取る信号の周波数変換版であるような出力信号を発生することである。ダイナミックスイッチング回路はデシメーション、電圧利得、離散的または連続の時間のアナログフィルタのような他の信号処理機能を提供する。ダイナミックスイッチング回路は一つまたはそれ以上のスイッチ及びまたはキャパシタ（これは暗示的及び明示的なものを含む）を使ってこれらの機能を実行する。スイッチはスイッチ信号発生器によって発生された信号によってイネーブルまたはディスイネーブルされる。特定の実施形態においては、ダイナミックスイッチング回路はそのスイッチがＮＭＯＳ（負性チャンネル金属酸化物半導体）またはＰＭＯＳ（正性チャンネル金属酸化物半導体）、ＦＥＴｓ（電界効果トランジスタ）及びＮＭＯＳとＰＭＯＳの組み合わせによって実装されるような集積回路において実装される。そしてそのキャパシタは集積化された金属板キャパシタを使って実装される。
【００４６】
図８Ａは受動スイッチングミキサ回路８０２の実施形態を例示する。回路８０２は単一端子入力（Ｖｉｎ）及び差動出力（Ｖｏｕｔ）を有する。その回路は２つのスイッチを用いこれらはＳ1及びＳ2  とラベルされた波形で駆動され、そして２つのキャパシタＣ１，Ｃ２を用いる。回路８０２のサンプリング周波数は以下の式にしたがって計算されるｆｃｌｋによって表される。
【００４７】
【数６】
0005687630.tif 000007
ここでＴｃｌｋは１サイクルに関連する時間である。回路８０２はサンプリング周波数ｆｃｌｋの周りの周波数のスペクトラムを０Ｈｚにおいて中心となるスペクトラムへ変換するものである。図８Ｂに示すように２つのサンプルは各Ｔｃｌｋ毎に得ることができてその回路８０２の出力はキャパシタＣ１及びＣ２におけるサンプル間においての差である。サンプリング動作は、電源のインピーダンスと出力におけるキャパシタンスによってその帯域が制限される。その結果として、サンプリング周波数からの更なる信号は出力に対してより少ない電圧利得を有する。サンプリングクロック波形は図８Ｂに示されており、オーバーラップせずそしてスイッチを開及び閉へ制御する。性能の劣化を避けるために、回路８０２はＳ１及びＳ２がオーバーラップしていない波形であることを要求する。Ｓ１とＳ２のオーバーラップによってキャパシタＣ１及びＣ２に記憶されている２つの独立したサンプルの間にショートを生じこれによって出力信号の振幅を減少する。Ｓ１及びＳ２のデューティーサイクル（Ｄ）はしたがってオーバーラップを避けるために２分の１以下に保たれる。
【００４８】
図８Ｃは回路の電圧利得と雑音の性能とを説明するための概略のモデルを分かりやすくするために抵抗値を加えた受動スイッチングミキサ回路８１０の実施形態である。回路８１０の入力は電源抵抗（ＲＳ）を有する電源電圧によって駆動され、ミキサーのスイッチはそれぞれそのスイッチのオン抵抗値をモデル化するために直列抵抗（ＲＳＷ）を含む。回路８１０は典型的には６デシベルｄＢにまでの電圧利得を与えてこれは図８Ｂに示されるように駆動波形Ｓ１とＳ２に関連するＤの値によっている。回路８１０の電圧利得（ＡＶ）は同期関数によってほぼ説明されるがここでＤはＳ１及びＳ２のデュティサイクルである。したがってＡｖその構成要素であるスイッチの抵抗及び駆動波形Ｓ１及びＳ２の振幅とはほぼ独立である。ＡＶはＤが０に近づくときに２Ｖ／Ｖ（または６ｄＢ）の最大値に近づき、そしてＡＶはＤが２分の１に達するとき２／πの最小値に近づく。
【００４９】
【数７】
0005687630.tif 000008
回路８１０の雑音性能はＲＳＷ、ＲＳの両方によっている。受動ミキサの８１０の全体の出力の雑音密度（ｉｎ  Ｖ２／Ｈｚ）は以下の式によって与えられる。
【００５０】
【数８】
0005687630.tif 000009
回路８１０の雑音指数（Ｆ）は以下の式によって与えられる。
【００５１】
【数９】
0005687630.tif 000010
回路８１０の雑音指数（Ｆ）はＤ＝０．３７５のとき最小化される。回路８１０に関連する基本的な電圧利得と雑音特性のトレードオフはＲＳ及びＲＳＷ、Ｄを含む前の３つの式によって取得される。そして雑音指数はＤの適当な選択及びＲＳＷをＲＳよりもずっと小さくすることによって最小化される。したがって高電源抵抗と低スイッチ抵抗との組み合わせは雑音指数を減少するために助けになる。ことに技術的なスケーリングとしてスイッチの抵抗値を減少することによって雑音の特性を連続的に改善することができる。ここに述べられている他の受動スイッチングミキサの技術は同様なトレードオフを持つという特徴がある。
【００５２】
回路８１０が実数のインピーダンスを持ったアンテナによって直接的に駆動されるとき、ＲＳは前の２つの式においてアンテナのインピーダンスに等しく設定される。この代わりにｆｃｌｋに同調される中心周波数を有する共振ＬＣネットワークによって受動ミキサーの入力が駆動されるなら、ＲＳはその共振時においてＬＣネットワークの出力インピーダンスの実数部分によって近似される。
【００５３】
図９Ａは複素数の出力を有する受動スイッチングミキサ回路９０２の実施形態を示す。回路９０２は差動入力（Ｖｉｎ）と差動出力（Ｖｏｕｔ）を有する。この回路はＩとラベルされたものとＱとラベルされたものからなる２つの差動の入力／出力ミキサーを有する。回路９０２のサンプリング周波数はｆｃｌｋであり、４つのサンプルは複素数出力ＩとＱを与えるために各Ｔｃｌｋ毎に４つのサンプルが得られる。出力Ｉは一般的に実数出力信号として参照され、出力Ｑは一般的に虚数出力信号として参照される。出力ＩはキャパシタＣ１において測定され、出力ＱはキャパシタＣ２において測定される。
【００５４】
回路９０２は差動入出力を有するので、この回路は入力に現れるか他のもと（例えば基板雑音）
から生ずる共通のモードの干渉からは実質的には影響されない。加えて回路９０２は相当量の非線形歪を招くことなく図８Ａに示される回路の電圧振幅値の２倍までを有する入力信号を許容することができる。回路９０２は各個別信号よりも約３ｄＢ高い結合された信号雑音比（ＳＮＲ）を有する複素数出力ＩＱを発生するために、回路８００よりもより低い雑音指数を達成することもまたできる。しかしながら回路９０２の最大電圧利得は０ｄＢへ制限される。図９Ｂは回路９０２における８つのスイッチを制御するＳ１，Ｓ２，Ｓ３及びＳ４とラベルされた４つのサンプリングクロックを図示する。図９Bに示される４つのサンプリングクロックの波形は、回路９０２の性能の劣化を避けるためにオーバラップしないものとする。回路９０２は４つのオーバラップしない位相を用いているので、そのデュティーサークル（Ｄ）は４分の１よりも小さくあるべきである。
【００５５】
図１０Ａは複素数出力と正の受動電圧利得とを有する受動ミキサ回路１００２の一形態を示す。回路１００２は差動入力信号（Ｖｉｎ）と差動出力信号とを有する。回路１００２のサンプリング周波数はｆｃｌｋであり、４つのサンプルは複素数出力はIとQを与えるためにＴｃｌｋ毎に得られる。図１０Ｂは４つのサンプリング波形を例示してそれらはＳ１，Ｓ２，Ｓ３及びＳ４とラベルされているものであって回路１００２の８つのスイッチを制御する。図１０Ｂに示される４つのサンプリングクロック波形は回路１００２の性能の劣化を避けるためにオーバーラップしていない。回路１００２は４つのオーバーラップしていない位相を使うのでそのデューティーサイクル（Ｄ）は４分の１以下であるべきである。回路９０２と同様に、回路１００２は共通モードの干渉による影響をうけず及び実装の複雑さが低いという利点を有し、６ｄＢまでの正の電圧利得を有するという追加の利点も有する。回路１００２の正の電圧利得はクロックの各フェーズ毎に収集されたサンプルが別々のキャパシタに記憶されるという事実から生じ、その回路の出力は各パス（例えば、ＩとＱ）毎に集められた２つのサンプルの連続的な時間の間の電圧和であるように設定される。このＩ出力は位相Ｓ１及びＳ３の間に集められたサンプルの電圧和であり、Q出力は位相Ｓ２及びＳ４の間に集められたサンプルの和である。
【００５６】
図１０Ｃは複素数の出力とプログラム可能な電圧利得とを有する受動ミキサ回路１００４の実施形態を示す。回路１００４は２つの動作モードを与えて、これはＧとラベルされた入力制御信号の状態による。Ｇが高であるとき（例えばＧｂａｒが低）のとき回路１００４は回路１００２（図１０Ａ）と等価に機能するように構成されて６ｄＢに至るまでの正の電圧利得を与える。Ｇが低（例えばＧｂａｒが高）のとき回路１００４は回路９０２（図９Ａ）に機能的に等価に構成されて０ｄＢ電圧利得の最大値を与える。受動ミキサ回路１００４において利得をプログラム可能にすることによって、受信器のダイナミックレンジを改善する。図１０Ｄは回路１００４の８つのスイッチを制御するＳ１，Ｓ２，Ｓ３及びＳ４とラベルされた４つのサンプリングクロック波形を例示する。
【００５７】
図１１はＣＭＯＳ（相補的金属酸化物半導体）集積回路内に集積可能な受動無線受信機の実施形態を示す。点線の外枠で示された領域１１０２はここに述べられている各種の部材と回路とを示す。
【００５８】
ここに述べられている各種の部材と回路は図１１に示されており（例えば受動入力回路、ダイナミックスイッチング回路及びスイッチ信号発生器）である。図１１の実施例において受動入力回路は受動マッチングネットワーク１１０６、バルン（ｂａｌｕｎ）１１０８、寄生的なボンドワイヤーのインダクタ１１１０（Ｌｂｗ）、電子状態放電（ＥＳＤ）、素子１１１２、差動ＬＣ  トラップ１１１４（ＬｔとＣｔ）、差動のタップ付きキャパシタ１１１６及び自動周波数調整及び振幅制御ループ１１８を含む。
【００５９】
マッチングネットワーク１１０６はアンテナ１１０４とバルン１１０８の間のインピーダンスマッチングの要請を容易化する。バルン１１０８は正確な単一端子入力から差動出力信号への変換を与え、そしてまた望ましくない帯域外の無線信号を実質的に阻止することができる。寄生的なボンドワイヤインダクタ１１１０はそれらが受動ネットワーク全体の特性に影響するものとして明示される。  ＥＳＤ保護素子１１１２は電子静的放電事象により集積回路における装置へと永久的な損傷が生じることを避ける。ＥＳＤ保護素子１１１２はＣ２の全体値を増加する追加のキャパシタ（および小程度の損失）として現れる。差動のＬＣトラップ１１４は自然な共振周波数の近辺において望まない無線信号の阻止を行なう。ＬＣトラップ共振周波数は所望の無線信号バンドより高いところで共振するように設定されているので（所望のＲＦ（無線）信号の近くの周波数において）、Ｃ２の全体的な値を増加する追加的なキャパシタとして有効的に現れる。差動のタップ付のキャパシタ共振器１１１６は相当な無線電圧利得、低ノイズ率、高選択性及び高線形性を与える。自動的な周波数調整及び振幅制御ループ１１８は受動的なネットワーク共振周波数と利得を正確に制御し、これによって利得、選択性及び線形性の点で受動入力回路の健全性と改善された性能とを与える。図１１に示されたスイッチ信号発生器は位相ロックドループ１１２０、バッファ１１２２、固定周波数分割器１１２４及び波形整形回路１１２６を含む。図５Ｄに前に述べられ図示されたように、スイッチ信号発生器はダイナミックスイッチング回路を駆動するために４分の１位相（または４相）関係を有し４つのオーバラップしないパルスを発する。図１１に示されるダイナミックスイッチング回路は以前に説明されたように回路１００２のＮＭＯＳ実装である。図１１に示されるブロック１１３０は受動無線受信機システムの出力信号を処理してデジタル化するために使われる従来のアナログベースバンド回路の特定の実装例を現す。
【００６０】
図１１に示される受動無線受信機は相当なＲＦ無線利得、高線形性、低ノイズ、ダイナミックスイッチング回路を介する周波数変換及びダイナミックスイッチング回路の出力信号におけるフィルタ、受信機入力におけるアンテナから発生し、ダイナミックスイッチング回路の出力まで続く受動信号路の全てを含む。
【００６１】
ここに記されたシステムと方法の実施形態によって従来の受信機システムに比べてより低い電力システムの実装を容易とし、もう一方では同様の機能と性能を示す（例えば雑音率、ダイナミックレンジ、干渉に対する影響のなさ）。達成可能な感度は製造中に十分に制御されたスイッチおよび他の受動部材によって生じる損失によって制限を受ける。さらにＣＭＯＳスイッチによって生じる損失とそれらを活性化または及び非活性化するために要求される電力消費とが、それらのチャネル長が技術的なスケーリングによって非常に縮小されるにしたがって消滅される。ＩＰ３及びＰ１ｄＢによって測定されるように受動無線受信機の達成可能な線形性は、ダイナミックスイッチング回路を駆動するスイッチング信号の振幅によって基本的には制限されるが、多くは増幅し及びまたはＲＦ（無線）信号の周波数を変換するために固有の非線形能動部材を使う従来の受信機のものに比べて極めて有利である。さらに信号路の受動的な性質のために受動無線受信機の達成可能なダイナミックレンジは、従来の受信機システムとは異なってシステムの電力消費から実質的には影響を受けない。加えて幾つかの実施形態は１またはそれ以上の従来の信号処理技術と共に関連して用いることができる。例えば、１つの実施形態はベースバンド信号処理を与える従来の低周波数部材をあとに接続する、ここに述べられた受動無線受信機システムを含む。受動無線受信機に続く従来のベースバンド回路への追加的な電力消費は最小である。これはその低い動作周波数および受動無線受信機システムによって与えられた電圧利得の平方根だけそのシステム雑音率への影響が減じられるという事実とによっている
【００６２】
ここに例示された部材とモジュールは特定の配置で示され説明されているがこの部材とモジュールの配置は異なった形で信号を処理するように変形されても良い。他の実施形態においては１つ以上の追加の部材またはモジュールが上述のシステムに加えられても良く、また１つ以上の部材およびモジュールがそれらのシステムから除かれても良い。これらの他の実施形態は上述の1つ以上の部材またはモジュールを単一の部材またはモジュールへと組み結合されても良い。
【００６３】
これらの発明の特定の実施形態が述べられて提示されたがこの発明はこのように述べられ例示された特定のフォームまたは配置へ限定されるものではない。この発明の範囲は請求項で定義されたものであり、ここに添付された請求項及びその均等物によって決められるべきである。
【図７Ａ】
0005687630.tif 000011
【図７Ｂ】
0005687630.tif 000012
【図７Ｃ】
0005687630.tif 000013
【図７Ｄ】
0005687630.tif 000014
【図７Ｅ】
0005687630.tif 000015
【図８Ａ】
0005687630.tif 000016
【図８Ｃ】
0005687630.tif 000017
【図９Ａ】
0005687630.tif 000018
【図１０Ａ】
0005687630.tif 000019
【図１０Ｃ】
0005687630.tif 000020
【図１】
0005687630.tif 000021
【図２】
0005687630.tif 000022
【図３】
0005687630.tif 000023
【図４】
0005687630.tif 000024
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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